DE3629057A1

DE3629057A1 - Schaltuhr mit festem und mit steuerbarem programm

Info

Publication number: DE3629057A1
Application number: DE19863629057
Authority: DE
Inventors: Corinne Segond; Pierre Demeyer
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1985-08-29
Filing date: 1986-08-27
Publication date: 1987-04-09
Also published as: FR2586833B1; FR2586833A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schaltuhr mit festem und mit steuerbarem Programm entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Derartige Schaltuhren sind an sich bekannt. Sie ermöglichen es, wiederholt und zumeist für eine Woche verschiedene elektrische Verbraucher-Stromkreise ein- und auszuschalten. Beispielsweise ist es möglich, die Einspeisklemmen für einen Heizungskreis lediglich während bestimmter Stunden des Tages einzuschalten, wobei unter Umständen Stunden mit niedrigem Tarif des einspeisenden elektrischen Netzes bevorzugt werden können. Außerdem lassen sich diejenigen Stunden für das Einschalten berücksichtigen, an denen Beschäftigte in einem Raum sich aufhalten. In gewerblich genutzten Räumen kann die Heizung tiefer gestellt werden, wenn diese Räume geschlossen sind, als an anderen Tagen der Woche. Am ersten Tag einer Arbeitswoche kann eine höhere Heizungstemperatur zweckmäßig sein, um den Temperaturabfall während der Schließungszeit auszugleichen. Als Beispiele solcher bekannten Schaltuhren werden die von der Firma Merlin Gerin, Grenoble unter den Listennummern 15342, 15343 und 15345 vertriebenen Geräte genannt.

Die bekannten, auf bestimmte Zeitabschnitte programmierbaren Schaltuhren arbeiten an sich befriedigend und die Verbraucher haben sich auch an solche Schaltuhren gewöhnt. Es wurde jedoch häufig die Forderung erhoben, daß die Uhren über ihre übliche Funktion des Ein- und Ausschaltens hinaus für bestimmte Zeitabschnitte und für einzelne Wochentage auch derart programmierbar sein sollen, daß zusätzlichen Anforderungen Rechnung getragen wird. Zusätzliche Befehle könnten beispielsweise bei Heizungsanlagen die jeweiligen Temperaturbedingungen betreffen, bei Beleuchtungs-Stromkreisen Befehle, die von der Umgebungslichtstärke abhängig sind, oder aber auch nicht alltägliche Befehle, z. B. zum Abschalten der Heizung an bestimmten Urlaubstagen, die nicht ständig in gleicher Weise wiederkehren.

Um solche zusätzlichen Forderungen zu erfüllen, haben bislang die Installateure der elektrischen Ausrüstungen die bekannten Schaltuhren zusätzlich mit bestimmten Logik- Schalteinrichtungen ausgestattet, welche gewisse örtliche Einflußwerte ermitteln und entsprechende Befehle weitergeben. Solche Zusatzeinrichtungen wirkten dann auf die Ausgänge der Schaltuhren. Derartige Anlagen waren jedoch nicht hinreichend anpassungsfähig; auch wurde die elektrische Installation erheblich komplizierter, schon allein durch die Anzahl der einzubauenden Komponenten. Letztendlich waren sie eine Quelle von Funktionsfehlern und von Pannen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltuhr anzugeben, die in einer Baueinheit dem Anwender einerseits die Möglichkeit gibt, eine permanente Programmierung entsprechend dem Stundenablauf einzugeben, andererseits aber auch Einrichtungen enthält, um die Ausgangsklemmen auch in Abhängigkeit von äußeren Einflüssen zu steuern, die beispielsweise von Meßfühlern geliefert werden.

Für die in Anspruch 1 definierte Lösung und die damit erzielten Vorteile ist nachfolgendes wesentlich: Die Schaltuhr zum Ab- und Zuschalten einer Leistungs-Stromversorgung auf Ausgangsklemmen der Uhr weist einen Mikroprozessor mit eingebauter Uhr und zugeordnetem steuerndem Tastenfeld auf.

Ferner dienen Relais zum Verbinden der Stromversorgung mit den Ausgangsklemmen der Uhr. Der Mikroprozessor ist derart programmierbar, daß in Abhängigkeit von durch das Tastenfeld eingegebenen Befehlen innerhalb von für jeden Tag bestimmten Stundenbereichen Schließbefehle durch die Relais ausgeführt werden. Die Schaltuhr ist des weiteren mit Fühler-Klemmen ausgestattet, die einerseits mit Meßfühlern und andererseits mit Eingängen des Mikroprozessors zur Statuserkennung verbunden sind. Durch interne Schaltungselemente beim Mikroprozessor läßt sich jede Eingabe über den jeweils ermittelten Status einem bestimmten Relais assoziieren. Hieraus ergibt sich der besondere Vorteil, daß ein Schließbefehl auf ein bestimmtes Relais nur gelangen kann, wenn vom zugehörigen Meßfühler ein entsprechendes Zustands-Signal empfangen wurde.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Zeitschaltuhr Bauteile auf, damit der Schließbefehl während eines gesetzten Stundenbereiches an das Relais nur geliefert wird, wenn der zugehörige Meßfühler ein Statussignal liefern.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liefert die Zeitschaltuhr während eines gesetzten Stundenbereiches den Schließbefehl für ein Relais, sobald der entsprechende Meßfühler ein Statussignal geliefert hat und anschließend während des gesamten verbleibenden Teiles des Stundenbereiches.

Nach einer anderen Ausgestaltung ist die Schaltuhr mit wenigstens einer zusätzlichen Taste im Tastenfeld zum Eingeben von Randbedingungen ausgestattet, ferner mit Schaltungselementen, um durch Betätigen dieser Taste ein Bit in einen Speicherplatz einzugeben, der jeweils einem Speicher für die Stundenbereiche zugeordnet ist. Ferner weist der Mikroprozessor Verarbeitungselemente auf, damit für jeden Stundenbereich unabhängig von einem Meßfühlersignal ein Schließbefehl bei einem Relais zur Wirkung kommt, sofern nur diese Zusatztaste betätigt wurde. Anstelle dieser Zusatztaste können auch bekannte Schaltelemente treten, welche einen "Dialog" zwischen dem Benutzer und der Schaltuhr ermöglichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend im einzelnen anhand der schematischen Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 ein spezielles Schaltschema der gesamten Schaltuhr in Blockdarstellung, woraus allgemein der Aufbau und die Funktion der Vorrichtung hervorgehen;

Fig. 2 ein Zeitablauf-Schaubild, das den zeitlichen Ablauf der einzelnen Funktionen gemäß dem Schaltschema nach Fig. 1 zeigt; und

Fig. 3 einen ganz allgemeinen Ablaufplan zur Darstellung der Abhängigkeit für ein Teilprogramm einer gemäß dem Schaltschema nach Fig. 1 funktionierenden Vorrichtung.

Wie Fig. 1 veranschaulicht, steht die nachfolgend kurz mit "Schaltuhr" bezeichnete Vorrichtung wie andere bereits bekannte Schaltuhren aus einem Mikroprozessor 10, der einem Tastenfeld 20 assoziiert ist. Dieses Tastenfeld ist mit einem Anzeigefeld 21 ausgestattet. Der Mikroprozessor weist u. a. einen Speicher und eine eingebaute Uhr auf. Mit dem Tastenfeld 20 ist der Mikroprozessor 10 über eine Vielfachleitung 30 (bus) verbunden. Sofern die Vorrichtung vier Kanäle steuern soll, weist der Mikroprozessor vier Ausgänge k 1, k 2, k 3, k 4 auf, welche mit Klemmen zu steuerbaren Schaltern 41, 42, 43, 44 verbunden sind. Hierdurch läßt sich ein Gleichstrom zwischen einer Stromquelle VC und der Masse ein- bzw. ausschalten. Dieser Strom fließt durch Relaisspulen 51, 52, 53, 54 und steuert Relais 61, 62, 63, 64, die zwischen einer Energiequelle, beispielsweise einem 220V, 50Hz-Netz, und Ausgangs-Klemmen S 1, S 2, S 3, S 4 geschaltet sind. Diese Klemmen können dann nach Wunsch mit den einzelnen Verbraucher-Schaltkreisen verbunden sein.

Das Tastenfeld 20 dient zum Eingeben der einzelnen Parameter in den Speicher des Mikroprozessors 10, um es diesem zu ermöglichen, während der vom Benutzer bestimmten Zeitintervalle bzw. Stundenbereiche zusammen mit der eingebauten Uhr an den Ausgangs-Klemmen k 1, k 2, k 3, k 4 Hochpegel-Signale zu liefern. (signaux à niveau haut).

Die bekannte Schaltuhr ist nun dadurch weitergebildet, daß der Mikroprozessor zusätzlich Eingänge e 1 und e 2 aufweist, welche mit Eingangs-Klemmen E 1 und E 2 verbunden sind, die wiederum Signale von Meßfühlern 71 und 72 erhalten. Nach dem beschriebenen Beispiel sind lediglich zwei Eingänge vorgesehen, die den zwei ersten Ausgängen der Schaltuhr zugeordnet sind. Selbstverständlich ließe sich auch eine größere Anzahl Eingänge anordnen. Das Programm des Mikroprozessors ist durch diese Maßnahme derart abgewandelt, daß das Vorhandensein eines Schließ-Befehls an den Ausgängen k 1, k 2 während bestimmter Zeitintervalle von den Signalen an den Eingängen e 1 und e 2 abhängt.

Die Betriebsweise dieser Schaltung wird anschließend anhand von Fig. 2 erläutert und zwar für den Fall des Ausgangs- Kanals k 1 des Mikroprozessors. Es versteht sich, daß diese Erläuterung mutatis mutandis auch für die anderen Ausgänge gilt. In Fig. 2 zeigt Kurve a den Ablauf des Programmes über der Zeit in Stunden, wie das Programm zunächst in an sich bekannter Weise abläuft. Nach diesem Beispiel hat der Benutzer zunächst die Befehle "SCHLIESSEN" von 8h bis 12h, 17.15h bis 19h und 21h bis 24h für einen Tag der Woche eingegeben. Selbstverständlich kann der Benutzer für die übrigen Tage der Woche unterschiedliche Befehle eingeben. Die Kurve b der Fig. 2 veranschaulicht, welche Signale an der Eingangs-Klemme E 1 am Eingang e 1 des Mikroprozessors anliegen und dem Ausgangs-Signal des Meßfühlers 71 entsprechen. Es wird angenommen, daß dieses Signal ein Hochpegel- Signal (à haut niveau) von 7h bis 10h, von 13.30h bis 14.30h und von 22h bis 23.30h ist.

Die Kurve c in Fig. 2 veranschaulicht ein erstes Beispiel der Mikroprozessor-Programmierung, um einen ersten Zustand der Funktions-Logik dieser Schaltung zu bewirken. In diesem Falle liegt die Klemme des Ausgangs k 1 auf hohem Pegel (niveau haut), wenn man sich innerhalb eines bestimmten Zeitintervalles befindet und wenn ein Signal vom Meßfühler anliegt. Somit liegt der Ausgang k 1 auf hohem Pegel von 8h bis 10h und von 22h bis 23.30h.

Die Kurve d in Fig. 2 veranschaulicht ein zweites Beispiel des Programmierens des Mikroprozessors, wonach der Ausgang k 1 während der ganzen restlichen Dauer eines Zeitintervalles auf hohem Pegel liegt, nachdem vom Meßfühler ein Signal erhalten wurde. Somit liegt der Ausgang k 1 auf hohem Pegel von 8h bis 12h und von 22h bis 24h.

Nach einem anderen Beispiel ist für bestimmte Zeitintervalle möglich, daß wahlweise das Ausgangssignal zunächst dauernd auf hohem Pegel liegt, unabhängig davon, welches Signal der Meßfühler liefert. Dieses ist der Fall für den Zeitintervall von 17.15h bis 19h, in welchem offensichtlich das Signal k 1 in den Fällen c und d auf hohem Pegel liegt.

Um diesen besonderen Funktionsablauf zu erzielen, ist ein Mittel vorgesehen, um eine bestimmte Betriebsbedingung einzugeben. Beispielsweise hat gemäß Fig. 1 das Tastenfeld 20 zum Eingeben der Bedingung eine zusätzliche Taste 20 a. Es ist auch der Fall einer gesteuerten Wechselwirkung (Dialog) vorgesehen, um eine bestimmte Betriebsbedingung zu schaffen. Wenn der Anwender den zeitlichen Ablauf des Programmes beeinflußt, um z. B. einen zeitlichen Ablauf gemäß Kurve a in Fig. 2 zu bewirken, kann er für jeden Zeitintervall vorschreiben, daß dieses Programm allein verbindlich ist, um in ein bestimmtes Relais einzuspeisen, oder aber ob zusätzlich z. B. die Ausgabe aus einem Meßfühler zur Wirkung kommen soll. Im Falle von Kurve a der Fig. 2 wird die Bedingung erfüllt während der programmierten Zeitbereiche 8h bis 12h und 21h bis 24h. Das Gültigwerden dieser Bedingung ermöglicht es, durch die Vielfachleitung 30 für jeden gespeicherten Zeitintervall ein zusätzliches Bit in den Mikroprozessor 10 einzugeben mit der Bedingung, daß bei niedrigem Pegel im Stundenbereich immer dem Vorhandensein eines Ausgangs-Signals entsprochen werden und daß bei hohem Pegel der Stundenbereich nur einem hohen Ausgangs-Signal entsprechen soll, wenn weitere Bedingungen durch die entsprechenen Eingänge e 1, e 2 eingegeben werden oder solche bereits vorliegen.

Fig. 3 zeigt den Ablaufplan für einen Teil des Steuerprogrammes, welches als Basisprogramm Anwendung findet, um den Betriebszustand der Ausgänge k 1 bis k 4 zur Beeinflussung der Relais zu steuern. Ausgehend von diesem Ablaufplan (organigramme) vermögen Programmierer mit üblichen Vorkenntnissen eine Befehlsfolge zu erstellen, wonach in der Praxis gearbeitet werden kann. Es ist anzumerken, daß der Ablaufplan gemäß Fig. 3 es erlaubt, andere Befehle und Programmschritte zwischenzuschalten, um weitere Steuermöglichkeiten und -funktionen zu erhalten.

Natürlich wird ein solches Programm, das hier nur für eine einzige Ausgangs-Klemme dargestellt ist, in ähnlicher Weise für jede der Ausgangs-Klemmen erstellt.

Nach dem Start des Programmes bei der Grenzstelle 90, hier zur Steuerung des Relais 61, erfolgt bei der Verzweigung 100 die Entscheidung, ob man sich in einem Zeitbereich befindet, der durch das Tastenfeld 20 wirksam gemacht ist oder nicht. Bei Antwort NEIN, wird der Ausgang k 1 auf null geschaltet (logic bloc 110). Wenn Antwort JA, wird bei Verzweigung 120 ermittelt, ob für diesen Zeitbereich das Konditionssignal C 1 einen hohen oder einen niederen Pegel hat (C 1 = 1?). Wenn C 1 hoch (Antwort JA), wird bei Verzweigung 130 entschieden, ob ein vom Meßfühler 71 stammendes Signal anliegt oder nicht (e 1 = 1?), d. h., ob der zugehörige Eingang des Mikroprozessors auf 1 liegt oder nicht. Bei Fehlen des Eingangssignals lautet die Antwort NEIN; daraufhin wird über den Block 110 zum Block 91 "Rücksprung" (Ende des Programms) weitergegangen. Wenn die Antwort bei Verzweigung 120 NEIN lautet, dann erhält, unabhängig von der Antwort bei der Verzweigung 130, der Block 140 (vom Ausgang k 1 auf hohem Pegel) den Befehl Vorrücken bis "Rücksprung" (retour) Sofern C 1 = 1 und die Antwort auf e 1 = 1? JA lautet, befindet man sich in einem konditionierten Zeitbereich und es wird der Ausgang k 1 = 1 von dem Augenblick an erreicht, zu dem e 1 = 1 ist. Dies entspricht einer Verbindung von der Verzweigung 130 zum Block 140.

Beispielsweise ließe sich der Erfindungsgegenstand bei einem Ladengeschäft anwenden, das einen ersten Heizungskreislauf hat, z. B. mit Radiatoren, der mit der Ausgangs-Klemme S 1 verbunden ist ferner einen Beleuchtungsstromkreis für Vitrinen, der mit Klemme S 2 verbunden ist, einen zweiten Heizungskreislauf, z. B. einer Bodenheizung, die mit Klemme S 3 verbunden ist, und schließlich einen mit Klemme S 4 verbundenen Warmwasserheizkreislauf.

In die Klemmen S 3 und S 4 wird lediglich in Abhängigkeit von dem wöchentlichen Zeit- bzw. Stunden-Programm eingespeist. Bei den Klemmen S 1 und S 2 ist es hingegen erwünscht, daß dem wöchentlichen Stunden-Programm äußere Einflüsse überlagert werden. Beispielsweise soll der Radiator-Heizkreis (Ausgang S 1) im Programm lediglich zugeschaltet werden, wenn zusätzlich ein Thermostat-Kreis anzeigt, daß die Temperatur unter einen vorgegebenen Temperaturwert abgesunken ist. In diesem Falle erhält durch die Erfüllung der zusätzlichen Voraussetzung das Zeitprogramm seine Gültigkeit.

Andererseits kann es für den an die Klemme S 2 geschalteten Vitrinen-Beleuchtungsstromkreis erwünscht sein, daß die Vitrinen am späten Abend ab 21h, beispielsweise von 21h bis 24h beleuchtet sind. In diesem Zeitraum ist es nicht notwendig, dem Zeitprogramm zum Gültigmachen einen weiteren Wert zu überlagern. Zusätzlich kann es jedoch erwünscht sein, daß die Vitrine in der Zeit von 7h bis 21h dann beleuchtet ist, wenn die Umgebungshelligkeit unter einen bestimmten Grenzwert absinkt. Hierzu erhält der Eingang e 2 ein Signal von einem Helligkeits-Meßwertgeber und es wird die Vitrine beleuchtet, sobald sie z. B. nicht von der Sonne beschienen ist. In diesem Falle erhält das betreffende Programm dann ebenfalls Gültigkeit.

Selbstverständlich können entsprechend diesen Beispielen noch weitere Randbedingungen das Grundprogramm der Zeit- Schaltuhr beeinflussen.

Bezugszeichen 10 Mikroprozessor
20 Tastenfeld
20 a zusätzliche Taste
21 Anzeigefeld
30 Vielfachleitung
41 steuerbarer Schalter
42 steuerbarer Schalter
43 steuerbarer Schalter
44 steuerbarer Schalter
51 Relaisspule
52 Relaisspule
53 Relaisspule
54 Relaisspule
61 Relais
62 Relais
63 Relais
64 Relais
71 Meßfühler
72 Meßfühler
90 Grenzstelle
91 Umkehr/Programmende
k 1 = Ausgang
k 2 = Ausgang
k 3 = Ausgang
k 4 = Ausgang
S 1 = Ausgangs-Klemme
S 2 = Ausgangs-Klemme
S 3 = Ausgangs-Klemme
S 4 = Ausgangs-Klemme
E 1 = Eingangs-Klemme
E 2 = Eingangs-Klemme
e 1 = Eingang
e 2 = Eingang
C 1 = Konditionssignal

Claims

1. Zeitschaltuhr mit festem und mit steuerbarem Programm zum Ab- oder Zuschalten einer Leistungs-Stromversorgung auf Ausgangs-Klemmen der Uhr, mit den Merkmalen:
- ein Mikroprozessor (10) mit eingebauter Uhr und zugeordnetem Steuer-Tastenfeld (20) und mit Relais (61-64) zum wahlweisen Verbinden der Leistungsstrom- Quelle mit den Ausgangs-Klemmen (51-54);
- der Mikroprozessor ist derart programmiert, daß in Abhängigkeit von über das Tastenfeld eingegebenen Befehlen Schließbefehle in einem Speicher des Mikroprozessors gespeichert sind und während bestimmten Stunden-Bereichen jedes Tages auf die entsprechenden Relais gegeben werden; und mit den kennzeichnenden Merkmalen:
- Fühler-Klemmen (E 1, E 2) sind einerseits mit Meßfühlern (71, 72) und andererseits mit Eingängen (e 1, e 2) des Mikroprozessors zur Statuserkennung verbunden; und
- der Mikroprozessor weist eingebaute Elemente auf zum Assoziieren eines jeden Eingangs zur Statuserkennung mit einem zugehörigen Relais in der Art, daß ein Schließ-Befehl nur an das betreffende Relais gelangt, wenn der zugehörige Meßfühler ein entsprechendes Signal über den ermittelten Status geliefert hat.

2. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schaltungselemente ein Schließbefehl an ein Relais während eines den Befehl ermöglichenden Stundenbereiches nur übertragbar ist, sofern auch der zugehörige Meßfühler ein entsprechendes Signal über den ermittelten Status geliefert hat.

3. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eingebaute Schaltelemente während eines das Schließen erlaubenden Stundenbereiches der Schließbefehl einem Relais nur von dem Zeitpunkt an erteilbar ist, an dem der zugehörige Meßfühler ein entsprechendes Signal über den ermittelten Status geliefert hat, und daß der Schließbefehl für den ganzen verbleibenden Stundenbereich gültig bleibt.

4. Schaltuhr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung mit einem Tastenfeld (20) samt mindestens einer zusätzlichen Taste (20 a) zum Eingeben von Befehlen, ferner mit Schaltelementen zum Assoziieren jeweils eines von dieser Taste stammenden Bit in einen Speicher-Bereich ausgestattet ist, daß diese Speicher- Eingabe einem jeden Speicher-Bereich des Stundenbereich- Speichers assoziierbar ist, und daß der Mikroprozessor mit Verarbeitungs-Elementen mit dem Ziel versehen ist, daß für jeden Stundenbereich ein Relais-Schließbefehl unabhängig vom Vorliegen eines Meßfühler-Signals gegeben wird, sofern die Konditionierungs-Taste (20 a) nicht gedrückt worden war.

5. Schaltuhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Meßfühlern (71, 72) zugeordneten Eingänge (e 1, e 2) durch vom Benutzer erfolgendes Programmieren unterschiedlichen Relais (61, 62, 63 oder 64) entsprechend den Stundenbereichen zugeordnet werden können.

6. Schaltuhr nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine vom Benutzer betätigbare Einrichtung vorhanden ist, um in eine Zone des Speichers, welche Zone einer jeden Zone des Stundenbereich-Speichers zuordenbar ist, einen Parameter zum Gültigmachen des Meßfühler-Signals einzugeben.